生物電化學(xué)系統(tǒng)（Bioelectrochemical systems,BESs）能夠借助生物電活性細菌將有機物氧化分解而輸出電能或生產(chǎn)有用物質(zhì),為污水的資源化利用提供了新思路。借助BES所產(chǎn)電能驅(qū)動帶電離子定向遷移,從而能夠利用污水中所含化學(xué)能進行低能耗離子態(tài)物質(zhì)的去除與回收�，F(xiàn)有借助BES進行鹽離子去除的研究所能達到的速率較低,且BES電極液pH變化劇烈,難以長期穩(wěn)定運行;同時,利用BES驅(qū)動帶電離子定向遷移從而對污水綜合凈化并同步回收資源的相關(guān)研究較少,有待開發(fā)新的BES構(gòu)型與運行方式加以實現(xiàn)。本論文嘗試優(yōu)化BES中微生物脫鹽電池（Microbial desalination cell,MDC）的構(gòu)型,從而提高脫鹽速率;優(yōu)化MDC電極液循環(huán)方式,實現(xiàn)pH自穩(wěn)定;構(gòu)建微生物氮磷回收電池,在污水凈化的同時回收氮磷;并在此基礎(chǔ)上,建立基于BES的污水自驅(qū)動綜合凈化系統(tǒng),利用污水自持能量驅(qū)動同步污水深度凈化、脫鹽以及氮磷回收。本論文通過放大堆疊型MDC的膜面積并降低膜間距,實現(xiàn)了電流水平的提升。在含有6¹4層脫鹽室的MDC構(gòu)型中比選出含有10層脫鹽室的最優(yōu)構(gòu)型,所實現(xiàn)... 

【文章來源】：清華大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 生物電化學(xué)系統(tǒng)的原理及組成
    1.3 基于生物電化學(xué)系統(tǒng)的水脫鹽研究
        1.3.1 傳統(tǒng)三室型微生物脫鹽電池
        1.3.2 堆疊型微生物脫鹽電池
        1.3.3 上流式微生物脫鹽電池
        1.3.4 電容型微生物脫鹽電池
        1.3.5 與陰極反應(yīng)耦合的微生物脫鹽電池
        1.3.6 其他構(gòu)型的微生物脫鹽電池
        1.3.7 各類微生物脫鹽電池構(gòu)型的性能比較
    1.4 生物電化學(xué)系統(tǒng)對其他離子的去除與回收研究
        1.4.1 地下水中硝酸鹽去除
        1.4.2 污水中氮磷回收
        1.4.3 有價物質(zhì)生產(chǎn)
    1.5 生物電化學(xué)系統(tǒng)效能優(yōu)化研究
        1.5.1 內(nèi)阻降低
        1.5.2 pH控制
        1.5.3 操作條件優(yōu)化
        1.5.4 脫鹽室出水的離子污染
        1.5.5 膜與陰極的結(jié)垢與生物污染
    1.6 研究目的與研究內(nèi)容
        1.6.1 研究目的
        1.6.2 研究內(nèi)容
        1.6.3 技術(shù)路線
第2章 堆疊型微生物脫鹽電池構(gòu)型優(yōu)化研究
    2.1 引言
    2.2 試驗材料與方法
        2.2.1 反應(yīng)器構(gòu)型
        2.2.2 反應(yīng)器運行條件
        2.2.3 分析與計算方法
    2.3 脫鹽室數(shù)目對堆疊型微生物脫鹽電池運行性能的影響
        2.3.1 對產(chǎn)電性能的影響
        2.3.2 對脫鹽性能的影響
        2.3.3 對總脫鹽速率的影響
        2.3.4 對電子利用效率的影響
    2.4 運行條件對堆疊型微生物脫鹽電池運行性能的影響
        2.4.1 循環(huán)流速的影響
        2.4.2 鹽溶液初始濃度的影響
    2.5 堆疊型微生物脫鹽電池電勢降組成及變化分析
        2.5.1 歐姆內(nèi)阻的沿程變化
        2.5.2 電勢降的沿程變化
    2.6 脫鹽終點選擇
    2.7 與已有研究的脫鹽性能比較
    2.8 本章小結(jié)
第3章 循環(huán)型微生物脫鹽電池pH穩(wěn)定性研究
    3.1 引言
    3.2 試驗材料與方法
        3.2.1 反應(yīng)器構(gòu)型
        3.2.2 反應(yīng)器運行條件
        3.2.3 分析與計算方法
    3.3 循環(huán)電極液對微生物脫鹽電池產(chǎn)電及pH的影響
        3.3.1 對產(chǎn)電性能的影響
        3.3.2 對電極液pH的影響
        3.3.3 對陽極液DO濃度的影響
    3.4 循環(huán)型微生物脫鹽電池的長期運行
        3.4.1 產(chǎn)電性能
        3.4.2 陽極液的pH變化
        3.4.3 脫鹽性能
        3.4.4 COD去除率與庫侖效率
    3.5 長期運行中循環(huán)型微生物脫鹽電池的陰極生物污染
        3.5.1 三種構(gòu)型反應(yīng)器陰極生物污染情況
        3.5.2 陰極生物污染對反應(yīng)器運行性能的影響
    3.6 本章小結(jié)
第4章 微生物氮磷回收電池研究
    4.1 引言
    4.2 試驗材料與方法
        4.2.1 反應(yīng)器構(gòu)型
        4.2.2 反應(yīng)器運行條件
        4.2.3 分析與計算方法
    4.3 微生物氮磷回收電池的運行與污水凈化效果
        4.3.1 產(chǎn)電性能
        4.3.2 污水凈化效果
    4.4 微生物氮磷回收電池的氮磷回收效果
        4.4.1 回收液中氮磷的累積與濃縮效果
        4.4.2 污水的同步凈化效果
        4.4.3 MNRC運行過程中的產(chǎn)電情況
    4.5 微生物氮磷回收電池內(nèi)離子分布變化與電荷遷移
        4.5.1 污水中各類離子的分布及變化
        4.5.2 回收液中各類離子的分布及變化
        4.5.3 綜合物料平衡分析
    4.6 微生物氮磷回收電池內(nèi)各類離子遷移電荷需求量分析
    4.7 本章小結(jié)
第5章 基于生物電化學(xué)系統(tǒng)的污水自驅(qū)動綜合凈化系統(tǒng)研究
    5.1 引言
    5.2 試驗材料與方法
        5.2.1 反應(yīng)器構(gòu)型
        5.2.2 反應(yīng)器運行條件
        5.2.3 分析與計算方法
    5.3 回收液體積對綜合凈化系統(tǒng)運行效果的影響
        5.3.1 對產(chǎn)電效果的影響
        5.3.2 對回收液與淡水電導(dǎo)率的影響
        5.3.3 對污水凈化效果的影響
        5.3.4 對氮磷濃縮效果的影響
    5.4 系統(tǒng)連續(xù)運行中污水凈化耦合氮磷回收效果
        5.4.1 產(chǎn)電效果
        5.4.2 回收液與淡水的電導(dǎo)率變化
        5.4.3 污水凈化效果
        5.4.4 氮磷濃縮與回收效果
    5.5 綜合凈化系統(tǒng)內(nèi)離子分布變化與電荷遷移
        5.5.1 污水中各類離子的分布及變化
        5.5.2 回收液中各類離子的分布及變化
    5.6 利用回收液產(chǎn)鳥糞石的結(jié)果
    5.7 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與建議
    6.1 結(jié)論
    6.2 建議
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3006524